KR20110078595A - Method of non-destructive test - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비파괴검사방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 보정전달함수를 이용하여 후진과정을 전산으로 수행함으로써 결함검출을 용이하게 하는 비파괴 검사방법에 관한 것이다. The present invention relates to a non-destructive inspection method, and more particularly, to a non-destructive inspection method for facilitating defect detection by performing a backward process computerized using a correction transfer function.
일반적으로 탄성파를 이용한 구조물의 비파괴 검사는 구조설계 및 구조물 유지에 있어서 중요한 기술이다. 이러한 비파괴검사를 통하여 검사대상물의 노화 및 파손상태를 검사하고 대상물의 최적구조를 설계하기 위한 대상물의 기계적 강도를 평가한다. In general, nondestructive inspection of structures using elastic waves is an important technique in structural design and structure maintenance. Through these nondestructive tests, the aging and damage states of the test object are examined and the mechanical strength of the object is designed to design the optimum structure of the test object.
이러한 비파괴검사의 역사는 오래되었으며 그 기술의 종류도 다양하다. 상기 비파괴검사는 대부분 기준데이터를 이용하는 방식이다. These nondestructive tests have a long history, and the types of techniques vary. The non-destructive inspection is a method using mostly reference data.
이 기준데이터를 이용하는 방식은, 구조물에 결함이 발생하기 이전에 기준 입력신호에 대한 응답신호를 확보해두었다가 구조물에 결함이 발생하였을 때 측정된 응답신호와 상호 비교하여 산출되는 신호차이를 이용하여 결함을 산출한다. The method using this reference data secures the response signal to the reference input signal before the defect occurs in the structure, and uses the signal difference calculated by comparing the response signal measured when the defect occurs in the structure. To calculate.
이러한 기준데이터를 이용하는 방식은 기준데이터가 확보한 시점과 환경의 변화에 따라서 지속적으로 변화할 수 있기 때문에 이를 이용한 결함 발생의 판별결과에는 많은 오류가 발생한다. Since the method using the reference data can be continuously changed according to the point of time and environment changes obtained by the reference data, many errors occur in the result of the determination of defect occurrence using the reference data.
이를 극복하기 위하여 기준데이터를 사용하지 아니하는 비파괴검사기술이 제안되고 있다. 이러한 기준데이터를 사용하지 아니하는 비파괴검사기술로서 유도초음파의 시간반전현상을 활용하는 기술이 제안된다. In order to overcome this problem, a non-destructive testing technique that does not use reference data has been proposed. As a non-destructive testing technique that does not use such reference data, a technique that utilizes the time reversal phenomenon of induced ultrasonic waves is proposed.
상기 시간반전현상을 활용하는 비파괴검사는 다음과 같은 과정으로 이루어진다. Non-destructive testing using the time reversal phenomenon consists of the following process.
1 단계 : 초기 입력신호를 초기점(A점)에서 송신한 후 목적점(B점)에서 응답신호를 측정하고 저장하는 전진과정Step 1: Forward process of transmitting the initial input signal at the initial point (A point) and then measuring and storing the response signal at the target point (B point)
2 단계 : B점에서 측정된 응답신호를 시간반전 시키 후 이를 B점에서 새로운 입력신호로 하여 재송신한 후 초기 입력신호를 송신했던 A점으로 전파되어 오는 귀환신호를 측정하고 저장하는 후진과정Step 2: Reverse process that time-reverses the response signal measured at point B, retransmits it as a new input signal at point B, and then measures and stores the feedback signal propagated to point A where the initial input signal was sent.
3 단계 : 초기 입력신호와 귀환신호 등을 이용하여 결함을 검출하는 과정Step 3: Detecting a defect using an initial input signal and a feedback signal
이와 같이 3단계로 이루어진 비파괴 검사의 구체적인 결함 검출 방법은 다음과 같다. Thus, the specific defect detection method of the three-step non-destructive inspection is as follows.
구조물의 한 위치(A점)에서 특정한 형태의 입력신호를 압전소자(PZT) 액츄에이터 등을 이용하여 송신하면 구조물 내부에 유도초음파가 발생되어 목적점(B점)으로 전파된다. When a certain type of input signal is transmitted by using a piezoelectric element (PZT) actuator or the like at a position (point A) of the structure, guided ultrasonic waves are generated inside the structure and propagated to a target point (B point).
상기 목적점으로 전파된 신호를 압전소재센서 등을 이용하여 측정하여 저장 하고, 상기 저장된 신호를 처음과 나중신호의 순서를 뒤집는데, 이것을 시간반전이라고 한다. The signal propagated to the target point is measured and stored using a piezoelectric material sensor or the like, and the stored signal is reversed in the order of the first and the last signal, which is called time reversal.
시간반전시킨 응답신호를 B점에서 새로운 입력신호로 사용하여 구조물에 가하면 이로 인해 구조물에 유도초음파가 역 방향으로 전파된다. 이와 같이 전파된 유도초음파는 처음 출발위치인 A점으로 귀환하게 되는데 A점에서 귀환한 응답신호를 측정하여 저장한다. When the time-inverted response signal is applied to the structure using a new input signal at point B, the induced ultrasonic waves propagate in the reverse direction to the structure. The guided ultrasonic wave propagated as described above returns to point A, which is the starting position, and measures and stores the response signal returned from point A.
이 경우, 구조물 내부에 결합이 없는 경우에는 A점에서 측정된 귀환신호와 A점에서 최초로 송신된 입력신호를 비교하여 양 신호의 형상과 특성이 동일하게 되고, 구조물 내부에 결함이 존재하는 경우에는 결함에 의해 발생하는 반사파 등으로 인하여 양 신호의 형상 및 특성이 상이하게 된다.In this case, if there is no coupling inside the structure, the feedback signal measured at point A is compared with the input signal transmitted first at point A, and the shape and characteristics of both signals are the same, and if there is a defect inside the structure, Due to the reflected wave generated by the defect, the shape and characteristics of both signals are different.
종래의 시간 반전을 이용하는 비파괴검사방법은 이와 같은 특성을 이용하여 결함여부를 검출한다. Conventional non-destructive inspection methods using time reversal detect such defects using such characteristics.
그런데, 상기 시간 반전을 이용하는 비파괴검사방법은 후진과정을 실측으로 수행하므로, 응답신호를 시간반전시키고 시간반전 된 여러신호를 동기화하여 재송신하기 위한 알고리즘과 장치가 추가로 필요하다는 문제점을 가지며, 이로 인하여 경제성이 저하되고 넓은 장치공간 및 작업시간이 필요하다는 단점을 가진다. However, since the non-destructive inspection method using the time reversal performs the backward process in practice, there is a problem in that an algorithm and an apparatus for time reversing the response signal and synchronizing and retransmitting several time-reversed signals are additionally required. It is disadvantageous in that economic efficiency is low and a large device space and working time are required.
또한, 귀환신호에 과도한 수의 램파모드가 생성되어 결함검출을 위한 신호처리가 어렵다는 문제점을 가지며, 초기입력신호와 귀환신호를 단순 비교하여 결함을 검출하므로 유도초음파가 갖는 분산 및 다중모우드 특성 등에 의하여 발생하는 양 신호의 차이점으로 인한 검출 오류가 발생한다는 문제점이 발생한다. In addition, there is a problem that it is difficult to process a signal for detecting a defect because an excessive number of lamb wave modes are generated in the feedback signal, and defects are detected by simply comparing the initial input signal with the feedback signal, and thus, due to dispersion and multi-mode characteristics of the induced ultrasonic wave. A problem arises in that a detection error occurs due to a difference in both signals generated.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 데이터 처리 과정을 개선하여 후진과정을 전산기법으로 수행함으로써 효율성 및 경제성을 향상시킨 비파괴검사방법을 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is to provide a non-destructive inspection method that improves data processing and improves efficiency and economics by performing a backward process by a computer technique.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 초기입력신호 송출 후, 목적점의 응답신호를 측정하는 단계와; 상기 응답신호에서 일부 신호를 제거하여 보정응답신호를 산출하는 단계와; 상기 보정응답신호와 상기 초기입력신호를 이용하여 보정전달함수를 산출하는 단계와; 상기 보정응답신호를 시간반전을 시킨 후, 시간반전된 보정응답신호와 상기 보정전달함수를 이용하여 귀환신호를 산출하는 단계; 상기 귀환신호를 분석하여 구조물의 결함을 산출하는 결함산출단계;를 포함하는 비파괴검사방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention includes the steps of measuring the response signal of the target point after the initial input signal transmission; Calculating a correction response signal by removing a part of the signal from the response signal; Calculating a correction transfer function using the correction response signal and the initial input signal; Calculating a feedback signal by time-inverting the correction response signal and using the time-inverted correction response signal and the correction transfer function; It provides a non-destructive inspection method comprising; calculating a defect of the structure by analyzing the feedback signal.
바람직하게는, 상기 초기입력신호는 램파신호이며, 상기 응답신호는 S파와 A파로 분류되고, 상기 보정응답신호는 상기 응답신호에서 상기 S파를 제외한 신호이며, 상기 보정전달함수는 로 정의되고, 상기 귀환신호는 이다. Preferably, the initial input signal is a lamb wave signal, the response signal is classified into an S wave and an A wave, and the correction response signal is a signal excluding the S wave from the response signal, and the correction transfer function Is Defined by the feedback signal Is to be.
그리고, 상기 구조물의 결함을 산출하는 단계는, 귀환신호의 시간기준점을 선정하는 단계와; 상기 시간기준에 대하여 귀환신호 중 결함신호에 대한 비시간을 산출하는 단계와; 상기 비시간을 이용하여 결함을 이미지화하는 단계를 포함하고, 상기 귀환신호의 시간기준점은 귀환신호의 좌우 대칭점이다. The calculating of the defect of the structure may include selecting a time reference point of a feedback signal; Calculating a non-time for a defect signal among feedback signals with respect to the time reference; Imaging the defect using the non-time, wherein the time reference point of the feedback signal is a left-right symmetry point of the feedback signal.
상술한 본 발명에 따르면, 전진과정에서만 실제 측정과정을 수행하고 후진과정은 결함과 상대적으로 무관한 일부 파형을 제거한 후 시간반전과정을 수행하여 귀환신호를 단순화함으로써 결함검출을 위한 신호처리를 보다 용이하게 하고, 또한 이를 이용하여 비파괴검사방법의 후진과정을 전산기법에 의하여 수행함으로써 비파괴검사방법의 효율성과 경제성을 증대시킨다. According to the present invention described above, the actual measurement process is performed only in the forward process, and the reverse process removes some waveforms relatively unrelated to the defect, and then performs the time inversion process to simplify the signal processing for defect detection by simplifying the feedback signal. In addition, by using this method, the backward process of the non-destructive testing method can be performed by the computational method to increase the efficiency and economic efficiency of the non-destructive testing method.
귀환신호에 빔포밍기법을 응용하여 결함의 위치와 형상을 이미지화하고, 이와 동시에 각 센서의 위치도 이미지로서 나타냄으로써 결함의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다. The beamforming technique is applied to the feedback signal to image the position and shape of the defect, and at the same time, the position of each sensor is also represented as an image so that the position of the defect can be detected more accurately.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴검사방법에 대해 상세하게 살펴본다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at in detail with respect to the non-destructive testing method according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 검사 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 개념도이며, 도 4는 램파의 상호이론에 대한 입증 실험결과이고, 도 5는 비교예에 따른 비파괴검사의 시간반전과정에 대한 실험결과이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사에 대한 귀환신호의 산출결과이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 귀환신호의 비시간을 도시한 실험결과이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 비시간 산출을 위한 램파의 전파거리를 도시한 개략도이고, 도 9는 이미지화한 결합검출 결과의 이미지이며, 도 10은 귀환신호에 대한 포락선을 나타낸 그래프이다. 2 is a test flow chart of a non-destructive test according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a conceptual diagram of a non-destructive test according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a test result for the mutual theory of lamb wave, Figure 5 is an experimental result of the time reversal process of the non-destructive test according to the comparative example, Figure 6 is a calculation result of the feedback signal for the non-destructive test according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is an embodiment of the present invention FIG. 8 is a schematic diagram showing the propagation distance of the lamb wave for calculating the non-destructive time of the non-destructive test according to an embodiment of the present invention, and FIG. An image of the joint detection result, and FIG. 10 is a graph showing an envelope of the feedback signal.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, these can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사방법은, 입력신호송출 및 응답신호 측정단계(S10), 보정응답신호 산출하는 단계(S20), 보정전달함수 산출하는 단계(S30), 시간반전신호 산출 및 송출단계(S40),귀환신호 산출하는 단계(S50) 및 결함을 산출하는 단계(S60)로 이루어진다.2, the non-destructive inspection method according to an embodiment of the present invention, the input signal transmission and response signal measuring step (S10), the step of calculating the correction response signal (S20), the step of calculating the correction transfer function (S30) , The time inversion signal calculation and transmission step (S40), the feedback signal calculation step (S50) and the step of calculating the defect (S60).
응답신호측정단계(S10)는, 초기점(A점)에서 입력신호(10) VA를 송신하고 목 적점(B점)에서 응답신호(20) VB를 측정한다. 상기 입력신호(10)는 톤-버스트(tone-burst)신호, 처프(chirp)신호 등을 포함하는 네로우밴드(narrowband)신호이면 이용 가능하고, 본 실시예에서는 램파가 사용된다. In the response signal measuring step S10, the input signal 10 V A is transmitted at an initial point (A point) and the response signal 20 V B is measured at the destination point (B point). The
상기 입력신호(10)로 상기 램파를 인가한 경우, B점에서의 응답신호(20)를 측정하면 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 입력신호(10)의 중심주파수 및 스펙트럼의 주파수 밴드에 따라서 응답신호(20)는 두 가지 이상의 성분으로 이루어진다. 각 성분은 각기 다른 속도와 크기로 전파되므로 임의의 위치에서 측정되는 응답신호(20)는 입력신호(10)와 비교하여 상당히 다른 복잡한 패턴을 가지게 된다. When the lamb wave is applied to the
그러므로, 본 실시예에서는 구조물에 유도되는 응답신호 성분을 S 성분(21)과 A 성분(22) 두개로 한정하도록 입력신호(10)의 중심주파수를 약 500Hz 이하로 제한하고 A성분의 크기가 S 성분의 크기에 비하여 훨씬 커지도록 중심주파수를 튜닝한다. Therefore, in this embodiment, the center frequency of the
이렇게 튜닝된 상태에서, 본 실시예와 비교하기 위한 비교예의 응답신호를 실험하여 측정하면, 입력신호 VA, B점에서 측정된 응답신호 VB, 상기 응답신호 VB를 시간반전시켜 얻은 시간반전신호 VB * 및 A점에서 측정한 귀환신호 VA TR은 도 5와 같이 측정된다.In this tuned state, when the response signal of the comparative example for comparison with the present embodiment is measured and measured, time reversal obtained by time reversing the response signal V B and the response signal V B measured at the input signals V A and B The feedback signal V A TR measured at the signal V B * and the A point is measured as shown in FIG. 5.
응답신호 VB는 응답신호 중 S성분과 A성분이 직선 경로 A-B를 따라서 그대로 전파된 S 성분과 A성분, 램파의 S 성분이 결함 쪽으로 전파되어 결함에서 그대로 반사된 후 동일한 S 성분으로 B점에 도달한 신호(도면에 SS로 표시)와 성분 변환되어 A 성분의 형태로 B점에 도달한 신호(도면에 SA로 표시), 그리고 마찬가지로 A성분이 결함 쪽으로 전파되어 그 곳에서 반사된 다음 B점으로 전파된 두 가지 신호(도면에 AS와 AA로 표시)로 구성된다. The response signal V B is the S component and the A component of the response signal propagated as it is along the straight path AB, and the S component of the lamb wave is propagated toward the defect and is reflected from the defect. Signal reached (marked SS in the figure) and component converted to point B in the form of component A (marked SA in the drawing), and similarly component A propagated toward the defect and reflected there, then point B It consists of two signals propagated into (indicated by AS and AA in the figure).
본 실시예의 비교예에서는 입력신호의 중심주파수를 A 성분의 크기가 S 성분의 크기에 비하여 훨씬 크도록 튜닝(tuning)하였으므로, 신호 성분 AS, SA 및 SS의 크기는 다른 신호 성분에 비하여 실제로 매우 작다. 신호 성분 AS, SA 및 SS 등은 시간반전 과정에서 대부분 그 크기가 더욱 축소되어 귀환신호 에는 도 5의 마지막 그림에 도시한 바와 같이 몇몇 신호 성분만이 지배적으로 측정된다. 도 5에 표시된 신호성분 중 A/S는 직선경로 A-B를 따라 B점으로 입사된 A 성분이 S 성분으로 변환된 후 변환된 S 성분이 직선 경로 B-A를 따라서 A점에 전파된 신호 성분을 나타내며, A/AA는 직선경로 A-B를 따라 B점에서 입사된 A 성분이 동일한 성분형태로 결함 쪽으로 향한 후 그 곳에서 반사되어 동일한 A 성분 형태로 A점에 전파된 것을 의미한다. 다른 기호에 대해서도 동일한 방법으로 설명된다.In the comparative example of this embodiment, the center frequency of the input signal is tuned such that the magnitude of the A component is much larger than that of the S component, so that the magnitudes of the signal components AS, SA, and SS are actually very small compared to other signal components. . Signal components AS, SA, and SS are mostly reduced in size during time reversal, so the feedback signal In Fig. 5, only some signal components are dominantly measured, as shown in the last figure of FIG. Among the signal components shown in FIG. 5, A / S represents a signal component propagated at point A along the straight path BA after the converted A component is converted to the S component after the A component incident at the point B along the straight path AB is converted into the S component. A / AA means that the A component incident at point B along the straight path AB is directed toward the defect in the same component form and then reflected there and propagated to the point A in the form of the same A component. Other symbols are described in the same way.
도 5의 귀환신호를 살펴보면, 신호 성분 AA/AA, AA/S, A/AA 만이 결함을 통과하여 귀환한 신호로서 결함에 대한 정보를 갖고 있음을 알 수 있다. Referring to the feedback signal of FIG. 5, it can be seen that only signal components AA / AA, AA / S, and A / AA have information about the defect as a signal returned through the defect.
즉, 비교예에서 알 수 있는 바와 같이 귀환신호에는 결함에 대한 정보를 가지는 성분도 있지만, 결함에 대한 정보를 가지지 않는 신호성분(A/S와 S/A)이 포함되어 있으므로, 본 비교예는 그 성분 분석이 복잡하여 졌음을 알 수 있다. That is, as can be seen in the comparative example, the feedback signal includes components having information on defects, but signal components (A / S and S / A) having no information on defects are included. It can be seen that the component analysis is complicated.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사방법은 결함에 대한 정보를 갖지 않는 신호를 미리 제거하여 귀환신호를 단순화한 후, 보정된 전달함수를 이용하여 귀환신호를 산출한다. In order to solve this problem, the non-destructive inspection method according to an embodiment of the present invention simplifies the feedback signal by removing a signal having no information on a defect in advance, and then calculates a feedback signal using a corrected transfer function. do.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴 검사방법에 의하여 산출된 입력신호 VA(10), 보정응답신호(30), 시간반전된 보정응답신호(40) 및 귀환신호 (50)이다. 6 is an
본 발명의 일실시예에 따른 비파괴 검사방법은, B점에서 측정한 응답신호에서 가장 빠르게 도착한 신호성분(S성분)을 제거한 후, 상기 S성분을 제거한 보정응답신호를 이용하여 보정전달함수를 산출한다.(S30)In the non-destructive testing method according to an embodiment of the present invention, after removing the signal component (S component) that arrives the earliest from the response signal measured at point B, the corrected response signal from which the S component is removed Correction transfer function using Calculate (S30).
상기 보정전달함수는 다음 수학식 1에 의하여 결정된다. The correction transfer function is determined by the following equation.
구조물의 상호이론(reciprocal theorem)에 의해 A점에서 입력하여 B점에서 측정된 응답으로 산출하는 전달함수 GAB(ω)는 B점에서 입력하여 A점에서 측정된 응 답으로 산출하는 전달함수 GBA(ω)와 서로 같다. 즉, GAB(ω) = GBA(ω) = G(ω)이다. The transfer function G AB (ω), which is input from point A by the reciprocal theorem of the structure and calculated as the response measured at point B, is calculated from the response measured at point A, which is input from point B. Same as BA (ω). That is, G AB (ω) = G BA (ω) = G (ω).
그러므로, 상기 보정전달함수 또한 이므로, 보정전달함수는 수학식 1과 같이 초기입력신호 및 보정응답신호에 의하여 정하여 진다. Therefore, the correction transfer function Therefore, the correction transfer function is determined by the initial input signal and the correction response signal as shown in Equation (1).
수학식 1에서 보정전달함수가 결정되면, 상기 보정응답신호를 시간반전을 시킨 후(S40), 시간 반전된 보정응답신호와 상기 보정전달함수를 이용하여 귀환신호를 산출한다.(S50)When the correction transfer function is determined in
상기 귀환신호는 수학식 2에 의하여 산출된다. The feedback signal is calculated by
도 6을 참조하면, 상기 귀환신호는 신호 성분 A/A와 AA/AA를 중심으로 좌우에 결함에 정보를 갖는 신호 성분 AA/A와 A/AA 만이 대칭으로 나타난다. 도 6에 예시된 본 실시예에서는 신호 성분 A/S와 S/A를 제외하였으나, 상기 신호 성분 A/S와 S/A 이외에 다른 형태의 불필요한 신호성분의 제거도 물론 가능하다. Referring to FIG. 6, only the signal components AA / A and A / AA having information on defects on the left and right are centered on the signal components A / A and AA / AA. In the present embodiment illustrated in FIG. 6, the signal components A / S and S / A are excluded, but other forms of unnecessary signal components other than the signal components A / S and S / A may be removed.
상기 귀환신호가 산출되면, 다음으로 상기 귀환신호를 분석하여 구조물의 결함을 산출한다.(S60) When the feedback signal is calculated, the feedback signal is analyzed next to calculate a defect of the structure.
상기 구조물의 결함을 산출하는 단계(S60)는, 귀환신호의 시간기준점을 선정하는 단계(S61)와; 상기 시간기준에 대하여 귀환신호 중 결함신호에 대한 비시간을 산출하는 단계(S62)와; 상기 비시간을 이용하여 결함을 이미지화하는 단계(S63)로 이루어진다. Computing the defect of the structure (S60), the step of selecting a time reference point of the feedback signal (S61); Calculating a non-time for a defect signal among feedback signals with respect to the time reference (S62); In operation S63, the defect is imaged using the non-time.
상기 구조물의 결함 산출 단계(S60)는 귀환신호의 성분들의 비시간(TOF(time of flight))을 측정한 후, 이를 이용하여 이미지화함으로써 결함을 검출하는 이미징 기법을 사용하는 것이다. Defect calculation step (S60) of the structure is to use the imaging technique of detecting a defect by measuring the time of flight (TOF) of the components of the feedback signal, and then image it using it.
도 7을 참조하면, 상기 귀환신호의 각 성분의 비시간을 측정하기 위하여, 귀환신호의 시간 기준점(S61)을 선정한다. 상기 시간 기준점(60)은 귀환신호(50)의 좌우 대칭점에 설정하여 산출한다. Referring to FIG. 7, a time reference point S61 of a feedback signal is selected to measure a specific time of each component of the feedback signal. The
2개 이상의 결함이 존재하는 경우에는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 A점(입력신호 인가점)과 B점(응답신호 검출점)을 잇는 직선 경로의 거리 d AB 와 A점, k번째 결함 D( k ), B점을 연속해서 잇는 우회 경로의 거리()와의 차이의 크기 순서에 따라 k번째 결함에 의해 생성된 신호 성분 A/AA( k )와 AA( k )/A가 귀환신호의 좌우 대칭점을 중심으로 좌우 위치에 배치된다. If two or more defects exist, the distances d AB and A, k of a straight path connecting point A (input signal application point) and point B (response signal detection point) as shown in Figs. First defect D ( k ) , the distance of the bypass The signal components A / AA ( k ) and AA ( k ) / A generated by the k th defect are arranged in the left and right positions around the left and right symmetry points of the feedback signal according to the magnitude order of the difference from the?
이들 신호의 비시간과 우회경로의 거리는 다음 수학식 3의 관계를 가진다. The distance between the non-time and the detour path of these signals has a relationship of the following equation.
여기서 v는 램파의 전파속도이다. 상기 수학식 3에 임의의 픽셀에 대한 R(k)의 수치를 대입하여 그 픽셀에 대한 비시간을 구하고, 도 7에서 상기와 같이 산출한 비시간에 대응하는 귀환신호의 파형 값을 찾는다. 이 귀환신호의 파형 값을 평면에 이미지화하면 타원의 궤적에 대응하는 픽셀이 동일한 이미지로 구현된다. 그리고, 다수개의 최초점(입력신호 인가점) 및 목적점(응답신호 검출점)을 선정하고 본 실시예의 계산 과정을 반복하여 실행하면 다수개의 타원 궤적이 형성되고 중첩된 부분의 픽셀에 대하여 색을 구분하여 표시를 하면 도 9와 같이 결함부가 이미지화되어 검출된다. Where v is the propagation velocity of the lamb wave. Substituting a numerical value of R (k) for an arbitrary pixel into
상기 이미지화를 구체적으로 설명하면, 상기 이미지화 과정은 다음과 같다. In more detail, the imaging process is as follows.
우선, 임의의 i-번째 입력신호 인가점과 j-번째 응답신호 검출점으로 결정되는 ij-번째 전파경로에 대해서 상기 도 7의 데이터에서 산출한 이미지 처리용 귀환신호를 Sij(t)라 한다. 상기 도 7의 데이터에서 이미지 처리용 귀환신호를 산출하는 경우, 도 7의 데이터를 이용하여 직접 산출하는 방법을 이용할 수도 있으나, 도 7의 데이터를 도 10의 포락선 형태로 가공하여 이미지 처리용 귀환신호를 산출할 수 있다. First, an image processing feedback signal calculated from the data of FIG. 7 for the ij-th propagation path determined by an arbitrary i-th input signal application point and a j-th response signal detection point is called S ij (t). . In the case of calculating the image processing feedback signal from the data of FIG. 7, a method of directly calculating the data using the data of FIG. 7 may be used. However, the data of FIG. 7 may be processed into an envelope form of FIG. Can be calculated.
임의의 위치 (x, y)에 있는 픽셀(pixel)까지 램파가 전파되는 데 걸리는 시간은 수학식 3의 비시간에 해당한다. 상기 비시간은 픽셀 위치 (x, y)의 함수이다. 픽셀의 위치 (x, y)에 해당하는 비시간 TOF(x,y)에서의 귀환신호의 값, 즉 t = TOF(x,y)에서의 Sij(t)= Sij(x,y) 값을 이용하여 해당 픽셀에 대한 이미지 값 I(x,y) (또는, RGB 레벨)은 다음에 예시된 수학식 4 또는 수학식 5로 결정한다.The time taken for the ram wave to propagate to a pixel at an arbitrary position (x, y) corresponds to the non-time of
또는,or,
여기서, 이다. 위 식에서 N은 사용된 액츄에이터와 센서의 수(입력신호인가점 및 응답신호 검출점의 수)이고, 지수 p는 일반적으로 2 이상의 정수 값으로 선택하여 결함의 위치 정보를 보다 강하게 이미지화 한다. 본 실시예에서는 상기 수학식 4 또는 수학식 5를 이용하였으나, 본 실시예의 이미지 값을 결정하는 수식 이외에 이를 변형한 다른 가능한 수식과 방법도 본 발명의 이미지화 과정에 사용할 수 있다. here, to be. In the above formula, N is the number of actuators and sensors used (the number of input signal application points and response signal detection points), and the index p is generally selected as an integer value of 2 or more to image the position information of the defect more strongly. Although
이와 같이 검출된 각 픽셀에 대한 이미지 값 I(x,y)를 이용하여 이미지화하면, 도 9에 도시된 바와 같이 결함을 이미지화 하여 나타낼 수 있다.When imaged using the image value I (x, y) for each pixel detected as described above, defects may be imaged and represented as shown in FIG. 9.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalent claims.
도 1은 종래기술에 따른 비파괴검사의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a non-destructive inspection according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 검사 흐름도이다. 2 is a test flowchart of a non-destructive test according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 개념도이다. 3 is a conceptual diagram of a non-destructive test according to an embodiment of the present invention.
도 4는 램파의 상호이론에 대한 입증 실험결과이다. 4 is a test result for the mutual theory of lamb wave.
도 5는 비교예에 따른 비파괴검사의 시간반전과정에 대한 실험결과이다. 5 is an experimental result of the time reversal process of the non-destructive test according to the comparative example.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사에 대한 귀환신호의 산출결과이다. 6 is a result of calculating the feedback signal for the non-destructive test according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 귀환신호의 비시간을 도시한 실험결과이다. 7 is an experimental result showing the time period of the feedback signal of the non-destructive test according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 비시간 산출을 위한 램파의 전파거리를 도시한 개략도이다. 8 is a schematic diagram showing a propagation distance of a lamb wave for calculating a non-destructive time of a non-destructive test according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사에 의하여 이미지화한 결합검출 결과의 이미지이다. 9 is an image of a combined detection result imaged by non-destructive testing according to an embodiment of the present invention.
도 10은 귀환신호에 대한 포락선을 나타낸 그래프이다. 10 is a graph showing an envelope of a feedback signal.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 입력신호 20 : 응답신호10: input signal 20: response signal
30 : 보정응답신호 40 : 시간반전신호30: correction response signal 40: time reversal signal
50 : 귀환신호 60 : 시간기준점50: return signal 60: time reference point
61 : 비시간61: non-time
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